Взаимодействие вируса с восприимчивой клеткой. Рецепторы клеток для вирусов. Репродукция вирусов

Взаимодействие вируса с восприимчивой клеткой

Различают три типа взаимодействия вируса с клеткой: 

• продуктивный тип – репродукция завершается образованием вирусного потомства;

• абортивный тип – новые вирусные частицы не образуются, так как инфекционный процесс прерывается на одном из этапов; 

• интегрированный тип (вирогения) – встраивание вирусной ДНК в геном клетки хозяина.

Вирусы – облигатные внутриклеточные паразиты, способные размножаться только в живой клетке. Строгий паразитизм вирусов обусловлен отсутствием у них каких-либо метаболических и энергетических систем. Геном вируса содержит информацию только о строении компонентов вируса, но не кодирует ни одной биологической системы, которые позволили бы эти компоненты создать.

Строгий цитотропизм вирусов заключается в их способности поражать только определенные типы клеток (тканей) и часто определенного вида (например, человека). Он обуславливается, прежде всего, соответствием метаболических свойств этих клеток репликативным потребностям вируса. Как следствие, антирецепторы вириона комплементарны рецепторам цитоплазматической мембраны клеток этого типа.

На начальном этапе репродукции вируса происходит его адсорбция – комплементарное связывание с вирусспецифическим клеточным рецептором. Такие рецепторы служат для связывания с каким-либо эндогенным субстратом, то есть они не экспрессируются на клетке специально для вируса (что было бы странно). Однако благодаря правильно «подобранному» антирецептору вирус получает возможность прикрепляться к клетке, используя этот рецептор.

По химической природе рецепторы, на которых фиксируются вирусы, относятся к двум группам: мукопротеидным (на них фиксируются, например, вирусы гриппа и аденовирусы) и липопротеидным (энтеровирусы, вирусы герпеса).

Репродукция вирусов: общая схема

В цикле репродукции любого вируса можно выделить несколько стадий, которые будут иметь особенности у различных вирусов. Для иллюстрации используется схема репродукции парамиксовирусов (сложный вирус с однонитевой –РНК).

1. Адсорбция – специфическое связывание вирионных белков с клеточными рецепторами. Необратимая адсорбция наступает при установлении множественных связей.

2. Проникновение вируса в клетку посредством одного из двух механизмов: слияния суперкапсида с мембраной клетки либо эндоцитоза с образованием внутриклеточной вакуоли. Слияние обеспечивается белками капсида или суперкапсида.

3. Раздевание (депротеинизация) вирионов – освобождение нуклеиновой кислоты от капсида при помощи вирусных или клеточных ферментов.

4. Синтез вирусных компонентов.

5. Сборка вирусных частиц – происходит самопроизвольно благодаря «узнаванию» белками и нуклеиновыми кислотами друг друга путем нековалентных взаимодействий (гидрофобных, водородных, ионных), местами окончательной сборки являются мембраны ЭПС и комплекса Гольджи; полностью созревают на этом этапе только простые вирусы.

6. Выход вирионов из клетки – происходит у простых вирусов путем накопления большого их числа и «взрыва» клеточной мембраны с гибелью клетки, а у сложных – путем почкования, в процессе которого вирус приобретает суперкапсид (за счет участка клеточной мембраны), а также М-белок и гликопротеиновые шипы/нити, которые «ожидают» нуклеокапсид сложного вируса у мембраны; клетка при этом обычно не гибнет.

Стратегии репродукции ДНК-вирусов

К ДНК-геномным вирусам относятся вирусы групп I, II и VII по Балтимору.

• ДНК, двунитевая (герпесвирусы, аденовирусы, поксвирусы):

  

  • вирусная ДНК проникает в ядро клетки, где транскрибируется клеточной ДНКзв РНКпм;

  • рибосомы, используя образованные мРНК, синтезируют вирусные белки;

  • репликация ДНК производится вирусной ДНКзв ДНКпм.

• ДНК, однонитевая (парвовирусы):

  

  • вирус использует клеточную ДНКзв ДНКпм для создания двунитевого вирусного генома;

  • в остальном процесс аналогичен описанному выше.

• ДНК, двунитевая, имеется РНК-стадия (вирус гепатита В):

  

  • уникальный цикл репродукции вируса гепатита В

Стратегии репродукции РНК-вирусов

К РНК-геномным вирусам относятся вирусы групп III, IV, V и VI по Балтимору.

• РНК, однонитевая, положительная (пикорнавирусы и др.):

  

  • вирусная РНК непосредственно распознается рибосомами, транслируется в единый полипептид, который нарезается клеточными протеазами на вирусные белки, включая вирусную РНК-полимеразу;

  • вирусная РНКзв РНКпм образует на матрице +РНК множество цепей –РНК, на матрице которых, в свою очередь, строит либо +РНК для новых популяций вирусных частиц, либо мРНК для ускоренного синтеза вирусных белков;

  • все эти процессы происходят в цитоплазме.

• РНК, однонитевая, негативная (ортомиксовирусы и др.):

  

  • эти вирусы имеют вирусную РНКзв РНКпм в составе вириона, так как их геном непосредственно не может служить матрицей для рибосом;

  • вирусная РНКзв РНКпм образует на матрице –РНК неполные нити (мРНК для синтеза отдельных белков) и полные нити (+РНК-матрица для синтеза геномной –РНК для новых популяций);

  • все процессы также происходят в цитоплазме.

• РНК, двунитевая (ротавирусы и др.):

  

  • механизм схож с репликацией вирусов V группы;

  • полные нити +РНК используются еще и для создания геномной двунитевой РНК.

• РНК, однонитевая, имеется ДНК-стадия (ретровирусы):

  

  • эти вирусы в вирионе имеют особый фермент – обратную транскриптазу, или РНКзв ДНКпм;

  • обратная транскриптаза на матрице геномной +РНК строит –ДНК, которая затем достраивается до двунитевой кольцевой ДНК;

  • двунитевая ДНК служит матрицей для синтеза и мРНК, и геномной РНК вируса (в обоих случаях работает ДНКзв РНКпм).

Стратегии репродукции вирусов: обобщение

Обобщая изложенное выше, можно кратко сформулировать следующие общие закономерности:

1. ДНК-вирусы (кр. вируса гепатита В) реплицируют геном при помощи ДНК-полимеразы, а при помощи РНК-полимеразы образуют матрицы для синтеза белков. 

2. РНК-положительные вирусы непосредственно транслируются на рибосомах, затем образовавшаяся РНК-зависимая РНК-полимераза создает –РНК копию, а уже на ней +РНК копии для синтеза белков или для нового генома.

3. РНК-негативные вирусы сперва должны при помощи имеющейся у них РНК-зависимой РНК-полимеразы создать +РНК копию, а уже эти копии транслируются на рибосомах или включаются в новый геном.

4. Ретровирусы представляют особый случай: у них имеется РНК-зависимая ДНКполимераза (обратная транскриптаза), которая синтезирует на матрице вирусной РНК однонитевую ДНК, которая затем достраивается до двунитевой и служит матрицей для синтеза и геномной РНК, и мРНК.